CN113847295B - 一种煤矿联动钻机液压控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤矿联动钻机液压控制系统及其控制方法，包括手动换向阀、液控换向阀、逻辑控制阀、梭阀和减压阀。手动换向阀和液控换向阀具有三个工作位：下钻位a位(夹持器夹紧、卡盘松开)；中间加接/拆卸钻杆位o位(夹持器夹紧、卡盘夹紧)；起钻位b位(夹持器松开、卡盘夹紧)。减压阀通过减压油路C1与手动换向阀连接，手动换向阀通过两条支路控制液控换向阀：一条支路通过逻辑控制阀直接进入K1口，另一条支路通过梭阀与A1口压力进行比较，压力高者通过油路C4进入K2口。设计减压油路保证夹持器始终夹紧钻杆，防止因误操作造成孔内钻杆滑落。设计逻辑控制阀保证动力头正转时卡盘始终夹紧钻杆，避免卡盘松开而导致孔内钻杆抱死。

Description

一种煤矿联动钻机液压控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于煤矿联动钻机领域，涉及一种煤矿联动钻机液压控制系统及其控制方法。

背景技术

煤矿坑道全液压联动钻机因其相对于传动单动钻机具有自动化程度高、操作方便、人工劳动强度低等优点而广泛应用于井下瓦斯抽采钻孔。目前，现有联动钻机设置有两个工作位：下钻位和起钻位。其功能特点和存在的不足有：

1.大倾角钻孔施工过程中，通常通过动力头尾端通孔加接和拆卸钻杆，当尾端空间受限时，则只能从卡盘和夹持器中间加接/拆卸钻杆。目前钻机只能分别在下钻/起钻工作位实施中间加接/拆卸钻杆，当夹持器和卡盘之间钻杆脱扣时，存在因误操作造成夹持器松开导致孔内钻杆滑落的风险，甚至造成人身伤害事故。

2.大倾角钻孔施工过程中，因地质条件复杂，时常会遇到卡钻事故。处理卡钻事故主要通过洗孔操作即操作动力头正转的同时，操作机架油缸来回往复运动(动力头正转前进或者动力头正转后退)以修整孔壁，防止孔内钻杆抱死。现有钻机在下钻工作位动力头正转后退动作和起钻工作位动力头正转前进的过程中，会造成卡盘松开，孔内钻杆立即抱死，影响施工进度，严重时还会导致钻孔报废，造成较大的经济损失。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿联动钻机液压控制系统及其控制方法，以解决现有联动钻机在大倾角钻孔施工过程中存在的不足。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤矿联动钻机液压控制系统，包括手动换向阀、液控换向阀、逻辑控制阀、梭阀和减压阀；

减压阀的Pc口接自副泵出油口，L1口接回液压油箱，梭阀的A1口与动力头正转油口连接，手动换向阀的A2/B2口分别与机架推进油缸小腔/大腔对应连接，液控换向阀的A3/B3口分别与夹持器夹紧腔/松开腔对应连接，A4口与卡盘连接，液控换向阀的Pc口接自副泵出油口，T口接回液压油箱，逻辑控制阀的L2口接回液压油箱；

减压阀通过减压油路C1与手动换向阀连接，手动换向阀通过两条支路与液控换向阀连接：一条支路包括连接手动换向阀和逻辑控制阀的油路C5，以及连接逻辑控制阀和液控换向阀的K1口的油路C6；另一条支路包括连接手动换向阀和梭阀的油路C2，以及连接梭阀和液控换向阀的K2口的油路C4；梭阀通过油路C3与逻辑控制阀的K3口连接；

手动换向阀为三位六通换向阀，液控换向阀为三位五通换向阀，逻辑控制阀为二位三通液控换向阀，手动换向阀和液控换向阀具有三个工作位：下钻位a位，对应联动状态为夹持器夹紧、卡盘松开；中间加接/拆卸钻杆位o位，对应联动状态为夹持器夹紧、卡盘夹紧；起钻位b位，对应联动状态为夹持器松开、卡盘夹紧。

一种煤矿联动钻机液压控制系统的控制方法，采用如上所述的煤矿联动钻机液压控制系统，包括：

当手动换向阀工作在a位时或者b位时，减压阀控制减压油路C1封死，减压油路C1不起作用，钻机可正常打钻或卸钻；

当钻孔施工需要从中间加接/拆卸钻杆时，即手动换向阀工作在o位时，此时，机架推进油缸控制A2和B2口封死，而减压阀的减压油路C1中压力油通过手动换向阀分两条支路对液控换向阀进行控制：一条支路通过逻辑控制阀直接进入K1口，另一条支路通过梭阀与A1口压力进行比较，压力高者通过油路C4进入K2口；此时，只需将减压阀减压油路C1压力设定值设定成略大于A1口压力即可；此时，作用在液控换向阀两端的控制压力相等，液控换向阀始终工作在o位，对应联动状态为夹持器夹紧，卡盘夹紧，减压阀压力设定值即为夹持器夹紧保持压力，即使操作动力头正转手柄，夹持器也可保证始终可靠夹紧钻杆，可有效防止操作造成孔内钻杆滑出；

洗孔工作过程中，无论手动换向阀工作在a位或o位或b位，无论动力头正转前进或者正转后退，此时，A1口压力油均通过油路C3进入逻辑控制阀的K3口，切断了液控换向阀的K1口；与此同时，A1口压力通过梭阀与A2或B2或C1压力进行比较，压力较高者均会通过油路C4进入液控换向阀的K2口，始终保证液控换向阀工作在b位，对应联动状态为夹持器松开，卡盘夹紧，即卡盘始终保持可靠夹紧钻杆，避免孔内钻杆抱死。

本发明的有益效果在于：

1.本发明设计独立的中间加接/拆卸钻杆工作位，通过设计减压油路，在中间加钻/拆卸钻杆过程中，为夹持器提供初始保证夹紧压力，使得夹持器和卡盘之间钻杆脱扣时，保证夹持器始终可靠地夹紧钻杆，防止因误操作造成孔内钻杆滑落。

2.本发明在动力头正转油路设计了逻辑控制阀，将动力头正转与推进的控制油路设计成逻辑互锁结构，保证动力头正转时卡盘始终可靠地夹紧钻杆，避免处理卡钻事故过程中因卡盘松开而导致孔内钻杆抱死。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的原理示意图。

附图标记：手动换向阀1、液控换向阀2、逻辑控制阀3、梭阀4、减压阀5。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1，为一种煤矿联动钻机液压控制系统，包括手动换向阀1、液控换向阀2、逻辑控制阀3、梭阀4和减压阀5；

减压阀5的Pc口接自副泵(副泵为液压油箱的副泵)出油口，L1口接回液压油箱，梭阀4的A1口与动力头正转油口连接，手动换向阀1的A2/B2口分别与机架推进油缸小腔/大腔对应连接，液控换向阀2的A3/B3口分别与夹持器夹紧腔/松开腔对应连接，A4口与卡盘连接，液控换向阀2的Pc口接自副泵出油口，T口接回液压油箱，逻辑控制阀3的L2口接回液压油箱；

减压阀5通过减压油路C1与手动换向阀1连接，手动换向阀1通过两条支路与液控换向阀2连接：一条支路包括连接手动换向阀1和逻辑控制阀3的油路C5，以及连接逻辑控制阀3和液控换向阀2的K1口的油路C6；另一条支路包括连接手动换向阀1和梭阀4的油路C2，以及连接梭阀4和液控换向阀2的K2口的油路C4；梭阀4通过油路C3与逻辑控制阀3的K3口连接；

手动换向阀1为三位六通换向阀，用于切换钻孔工作状态，液控换向阀2为三位五通换向阀，用于控制卡盘和夹持器的联动动作，逻辑控制阀3为二位三通液控换向阀，用于切断液控换向阀2的K1口，梭阀4用于比较选择动力头正转压力和减压阀5设定压力，进而控制液控换向阀2的动作。减压阀5用于提供与动力头正转压力相比较的控制压力。

手动换向阀1和液控换向阀2具有三个工作位：下钻位a位，对应联动状态为夹持器夹紧、卡盘松开；中间加接/拆卸钻杆位o位，对应联动状态为夹持器夹紧、卡盘夹紧；起钻位b位，

该煤矿联动钻机液压控制系统的控制方法，具体为：

当手动换向阀1工作在a位时或者b位时，减压阀5控制减压油路C1封死，减压油路C1不起作用，钻机可正常打钻或卸钻；

当钻孔施工需要从中间加接/拆卸钻杆时，即手动换向阀1工作在o位时，此时，机架推进油缸控制A2和B2口封死，而减压阀5的减压油路C1中压力油通过手动换向阀1分两条支路对液控换向阀2进行控制：一条支路通过逻辑控制阀3直接进入K1口，另一条支路通过梭阀4与A1口压力进行比较，压力高者通过油路C4进入K2口；此时，只需将减压阀5减压油路C1压力设定值(如3～5MPa)设定成略大于A1口压力即可；此时，作用在液控换向阀2两端的控制压力相等，液控换向阀2始终工作在o位，对应联动状态为夹持器夹紧，卡盘夹紧，减压阀5压力设定值即为夹持器夹紧保持压力，即使操作动力头正转手柄，夹持器也可保证始终可靠夹紧钻杆，可有效防止操作造成孔内钻杆滑出；

洗孔工作过程中，无论手动换向阀1工作在a位或o位或b位，无论动力头正转前进或者正转后退，此时，A1口压力油均通过油路C3进入逻辑控制阀3的K3口，切断了液控换向阀2的K1口；与此同时，A1口压力通过梭阀4与A2或B2或C1压力进行比较，压力较高者均会通过油路C4进入液控换向阀2的K2口，始终保证液控换向阀2工作在b位，对应联动状态为夹持器松开，卡盘夹紧，即卡盘始终保持可靠夹紧钻杆，避免孔内钻杆抱死。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种煤矿联动钻机液压控制系统，其特征在于：包括手动换向阀、液控换向阀、逻辑控制阀、梭阀和减压阀；

减压阀的Pc口接自副泵出油口，L1口接回液压油箱，梭阀的A1口与动力头正转油口连接，手动换向阀的A2/B2口分别与机架推进油缸小腔/大腔对应连接，液控换向阀的A3/B3口分别与夹持器夹紧腔/松开腔对应连接，A4口与卡盘连接，液控换向阀的Pc口接自副泵出油口，T口接回液压油箱，逻辑控制阀的L2口接回液压油箱；

减压阀通过减压油路C1与手动换向阀连接，手动换向阀通过两条支路与液控换向阀连接：一条支路包括连接手动换向阀和逻辑控制阀的油路C5，以及连接逻辑控制阀和液控换向阀的K1口的油路C6；另一条支路包括连接手动换向阀和梭阀的油路C2，以及连接梭阀和液控换向阀的K2口的油路C4；梭阀通过油路C3与逻辑控制阀的K3口连接；

手动换向阀为三位六通换向阀，液控换向阀为三位五通换向阀，逻辑控制阀为二位三通液控换向阀，手动换向阀和液控换向阀具有三个工作位：下钻位a位，对应联动状态为夹持器夹紧、卡盘松开；中间加接/拆卸钻杆位o位，对应联动状态为夹持器夹紧、卡盘夹紧；起钻位b位，对应联动状态为夹持器松开、卡盘夹紧。

2.一种煤矿联动钻机液压控制系统的控制方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的煤矿联动钻机液压控制系统，包括：

当手动换向阀工作在a位时或者b位时，减压阀控制减压油路C1封死，减压油路C1不起作用，钻机可正常打钻或卸钻；

当钻孔施工需要从中间加接/拆卸钻杆时，即手动换向阀工作在o位时，此时，机架推进油缸控制A2和B2口封死，而减压阀的减压油路C1中压力油通过手动换向阀分两条支路对液控换向阀进行控制：一条支路通过逻辑控制阀直接进入K1口，另一条支路通过梭阀与A1口压力进行比较，压力高者通过油路C4进入K2口；此时，只需将减压阀减压油路C1压力设定值设定成略大于A1口压力即可；此时，作用在液控换向阀两端的控制压力相等，液控换向阀始终工作在o位，对应联动状态为夹持器夹紧，卡盘夹紧，减压阀压力设定值即为夹持器夹紧保持压力，即使操作动力头正转手柄，夹持器也可保证始终可靠夹紧钻杆，可有效防止操作造成孔内钻杆滑出；

洗孔工作过程中，无论手动换向阀工作在a位或o位或b位，无论动力头正转前进或者正转后退，此时，A1口压力油均通过油路C3进入逻辑控制阀的K3口，切断了液控换向阀的K1口；与此同时，A1口压力通过梭阀与A2或B2或C1压力进行比较，压力较高者均会通过油路C4进入液控换向阀的K2口，始终保证液控换向阀工作在b位，对应联动状态为夹持器松开，卡盘夹紧，即卡盘始终保持可靠夹紧钻杆，避免孔内钻杆抱死。